适合钴的含苯胺骨架手性配体的设计合成及应用

Chirality is widely exist in nature. Asymmetric catalysis is one of the most efficient methods to afford chiral compounds. Compared to noble transition metals, cobalt is an earth-abundant transition metal which shows a good biological compatibility. Although cobalt-catalyzed reactions have been explored, the asymmetric applications have been limited in several transformations and chiral ligands. In this proposal, we try to design chiral ligands based on aniline skeleton for asymmetric cobalt catalysis. New types of chiral ligands based on the redox acitve 2-aminophonol skeleton or other chelated arms will be designed and synthesized. These cobalt complexes will be also synthesized and characterized. Catalytically asymmetric transformations, such as hydrosilylation of alkenes, hydrophosphination of alkenes, sequential reactions of alkynes, Sp3-carbon cross-coupling, remote carbon-hydrogen bond boration, will be explored. Combination of computational studies, we try to trap the active intermediates for the explantion of reaction mechanisms. Finally, the aim of this program is the development of new categories of chiral cobalt catalysts for highly efficient and selective asymmetic reactions.

手性分子广泛存在于自然界中，与我们的生活息息相关。高效、绿色、高选择性地实现手性分子的构建在药物合成等领域具有重要的科学意义和应用价值。与贵金属相比，钴储量丰富、价廉易得、且具有生物兼容性。将钴应用于手性分子的不对称催化合成具有广阔前景，但由于缺乏高效手性配体，目前关于这方面的报道还很局限。本项目拟从设计适合钴的手性配体出发，构建基于苯胺骨架的多样化的氧化还原型2-氨基苯酚类手性配体及其他具有导向性的手性配体，合成并表征其钴的配合物，发展钴催化的烯烃不对称硅氢化、膦氢化、远程碳氢键不对称硼化、炔烃不对称串联，以及Sp3碳偶联反应等反应，尝试捕捉反应中间体并结合理论计算揭示反应机理，实现不对称钴催化的高效、高选择性及高稳定性，拓展钴催化剂在不对称催化领域的应用。

由于地球丰产金属具有丰富、廉价、绿色等优点，其促进的有机合成反应一直以来备受人们的关注。然而由于没有合适的手性配体，廉价金属钴催化的不对称催化反应是该领域的难点，特别是高选择性的不对称反应依然存在很大的挑战。在本项目的支持下，我们基于苯胺结构，设计并合成一系列新型手性催化剂。在廉价金属钴催化的不对称反应研究方面取得了一些结果。主要学术成绩及创新点包括：1）设计并合成了一类含苯胺的新型手性配体及其铁、钴、镍配合物，为后续地球丰产过渡金属的不对称催化奠定了研究基础；2）实现了铁、钴催化一些烯烃的高区域和对映选择性硼氢化、硅氢化、胺氢化反应；3）发展了钴催化炔烃高选择性加成反应和不对称串联反应，为高效制备烯基硼和胺类化合物，以及手性硼烷和偕二硅烷提供了一条新途径。目前已发表带标注SCI论文32篇，其中包括Acc. Chem. Res. (1篇), JACS（4篇）Angew（2篇）Nature Commun（3篇）ACS Catalysis (3篇)。已授权专利11项，培养已毕业博士8名，硕士1名。研究成果受到广泛关注，研究工作亦相继部分被J. Am. Chem. Soc.、Nat. Rev. Chem.、Organic Chemistry Portal等期刊和网站正面评述。